Synthesis and evaluation of 2-phenylamino-1,4-naphthoquinones derivatives as potential hypoglycaemic agents

Abstract Due to the severe side effects revealed by most of the currently used antidiabetic medicines, search for finding new and safe drugs to manage diabetes is continued. Naphthoquinones possessing strong antioxidant properties have been employed as candidates for diabetes therapy. Present study is aimed at finding the antioxidant and hypoglycaemic potential of some novel derivatives of 2-phenylamino-1,4-naphthoquinones (PAN) including chloro, nitro, methyl and bromo (5a-d) derivatives synthesized by single pot experiment. Product crystals were purified by TLC and characterized by FT-IR. The antioxidant potential of the compounds was assayed through DPPH radical scavenging and reducing power activities noted as UV-vis. absorbance. The DPPH assay has showed the powerful antioxidant activity of nitro and bromo derivatives, while the nitro derivative showed the significant reduction potential towards FRAP assay. Hypoglycaemic potential of the compounds was studied in rat animal model. All synthesized compounds revealed better hypoglycaemic activity; however, the chloro-derivative exhibited the more potent hypoglycaemic activity showing about 43% reduction in the mean blood glucose levels of the treated animals. As the bioreduction of naphthoquinones may be influenced by changing its redox properties, it has been noticed that the e-donating resonance effect (+R) of chloro group has shown the significant effects on biological activity through stabalization of its imine form which limits the potential of generation of free radicals during bioreduction of quinones and thus has been proposed as the reason of its hypoglycaemic activity. Future studies employing the properties of e-donating groups of PAN may optimize the drug-receptor interaction for better drug designing and drug development strategies against diabetes and also for the clinical trials.

Resumo Em razão dos graves efeitos colaterais causados pela maioria dos medicamentos antidiabéticos atualmente utilizados, continua a busca por novos medicamentos seguros para o controle do diabetes. As naftoquinonas, que possuem fortes propriedades antioxidantes, têm sido empregadas como candidatas à terapia do diabetes. O presente estudo visa encontrar o potencial antioxidante e hipoglicemiante de alguns novos derivados de 2-fenilamino-1,4-naftoquinonas (PAN), incluindo derivados de cloro, nitro, metil e bromo (5a-d) sintetizados por experimento em pote único. Os cristais do produto foram purificados por TLC e caracterizados por FT-IR. O potencial antioxidante dos compostos foi testado por meio de atividades de sequestro de radicais DPPH e redução de energia observada como absorção no UV-vis. O ensaio DPPH mostrou a poderosa atividade antioxidante dos derivados nitro e bromo, enquanto o derivado nitro mostrou o potencial de redução significativo para o ensaio FRAP. O potencial hipoglicêmico dos compostos foi estudado em modelo animal de rato. Todos os compostos sintetizados revelaram melhor atividade hipoglicemiante; no entanto, o derivado cloro apresentou atividade hipoglicêmica mais potente, com redução de 43% nos níveis médios de glicose no sangue dos animais tratados. Como a biorredução de naftoquinonas pode ser influenciada pela alteração de suas propriedades redox, notou-se que o efeito da doação eletrônica por ressonância (+R) do grupo cloro tem sido significativo na atividade biológica por meio da estabilização de sua forma imina, que limita o potencial de geração de radicais livres durante a biorredução de quinonas, e, portanto, tem sido proposto como a razão de sua atividade hipoglicemiante. Estudos futuros empregando as propriedades de grupos de doação eletrônica de PAN podem otimizar a interação droga-receptor para melhor planejamento de medicamentos e estratégias de desenvolvimento de medicamentos contra o diabetes e também para os ensaios clínicos.

Synthesis and evaluation of 2-phenylamino-1, 4-naphthoquinones derivatives as potential hypoglycaemic agents / Síntese e avaliação de derivados de 2-fenilamino-1, 4-naftoquinonas como potenciais agentes hipoglicemiantes

Due to the severe side effects revealed by most of the currently used antidiabetic medicines, search for finding new and safe drugs to manage diabetes is continued. Naphthoquinones possessing strong antioxidant properties have been employed as candidates for diabetes therapy. Present study is aimed at finding the antioxidant and hypoglycaemic potential of some novel derivatives of 2-phenylamino-1,4-naphthoquinones (PAN) including chloro, nitro, methyl and bromo (5a-d) derivatives synthesized by single pot experiment. Product crystals were purified by TLC and characterized by FT-IR. The antioxidant potential of the compounds was assayed through DPPH radical scavenging and reducing power activities noted as UV-vis. absorbance. The DPPH assay has showed the powerful antioxidant activity of nitro and bromo derivatives, while the nitro derivative showed the significant reduction potential towards FRAP assay. Hypoglycaemic potential of the compounds was studied in rat animal model. All synthesized compounds revealed better hypoglycaemic activity; however, the chloro-derivative exhibited the more potent hypoglycaemic activity showing about 43% reduction in the mean blood glucose levels of the treated animals. As the bioreduction of naphthoquinones may be influenced by changing its redox properties, it has been noticed that the e-donating resonance effect (+R) of 'chloro' group has shown the significant effects on biological activity through stabalization of its imine form which limits the potential of generation of free radicals during bioreduction of quinones and thus has been proposed as the reason of its hypoglycaemic activity. Future studies employing the properties of e-donating groups of PAN may optimize the drug-receptor interaction for better drug designing and drug development strategies against diabetes and also for the clinical trials.

Em razão dos graves efeitos colaterais causados pela maioria dos medicamentos antidiabéticos atualmente utilizados, continua a busca por novos medicamentos seguros para o controle do diabetes. As naftoquinonas, que possuem fortes propriedades antioxidantes, têm sido empregadas como candidatas à terapia do diabetes. O presente estudo visa encontrar o potencial antioxidante e hipoglicemiante de alguns novos derivados de 2-fenilamino-1,4-naftoquinonas (PAN), incluindo derivados de cloro, nitro, metil e bromo (5a-d) sintetizados por experimento em pote único. Os cristais do produto foram purificados por TLC e caracterizados por FT-IR. O potencial antioxidante dos compostos foi testado por meio de atividades de sequestro de radicais DPPH e redução de energia observada como absorção no UV-vis. O ensaio DPPH mostrou a poderosa atividade antioxidante dos derivados nitro e bromo, enquanto o derivado nitro mostrou o potencial de redução significativo para o ensaio FRAP. O potencial hipoglicêmico dos compostos foi estudado em modelo animal de rato. Todos os compostos sintetizados revelaram melhor atividade hipoglicemiante; no entanto, o derivado cloro apresentou atividade hipoglicêmica mais potente, com redução de 43% nos níveis médios de glicose no sangue dos animais tratados. Como a biorredução de naftoquinonas pode ser influenciada pela alteração de suas propriedades redox, notou-se que o efeito da doação eletrônica por ressonância (+R) do grupo "cloro" tem sido significativo na atividade biológica por meio da estabilização de sua forma imina, que limita o potencial de geração de radicais livres durante a biorredução de quinonas, e, portanto, tem sido proposto como a razão de sua atividade hipoglicemiante. Estudos futuros empregando as propriedades de grupos de doação eletrônica de PAN podem otimizar a interação droga-receptor para melhor planejamento de medicamentos e estratégias de desenvolvimento de medicamentos contra o diabetes e também para os ensaios clínicos.

Biological activities of 1,4-naphthoquinones derivatives against T. cruzi and L. amazonensis

SUMMARY Introduction: Chagas disease and Leishmaniasis are neglected diseases caused by the Trypanosoma cruzi and kentoplastid parasites Leishmania spp. Parasitic diseases cause great impact on social and economic, affecting millions of people in the world and represent a major global health problem. In the search for new alternatives for the treatment of Leishmaniasis and Chagas disease, strategies have been used to discover new active molecules, because there is an urgent need for the development of new drugs. In this scenario, 1,4-naphthoquinones have shown notable activity in the context of neglected diseases. Aim: To synthesis of 1,4-naphthoquinones derivatives and evaluated these compounds against Trypanosoma cruzi epimastigotes, Leishmania promastigotes (Leishmania amazonensis) and cytotoxicity to LLCMK2 cells. Results: Nine 1,4-naphthoquinones derivatives were synthesized using 2-Bromo-1,4-naphthoquinone (1), 1,4-Naphthoquinone (5) and 2-Hydroxi-1,4-naphthoqui-none (9) as starting material. Derivative 6a exhibited excellent trypanocidal activity, IC50 of 0.25 ± 0.02 µM, superior potency compared with the reference drug Benznidazol. Besides, these compounds displayed low activity against promastigote from L. amazonensis. Conclusion: The results indicate that compound 6a may have potential for agent against Chagas disease.

Introducción: La enfermedad de Chagas y la leishmaniasis son enfermedades desatendidas causadas por los parásitos Trypanosoma cruzi y kentoplastid Leishmania spp. Las enfermedades parasitarias tienen un gran impacto social y económico, afectan a millones de personas en el mundo y representan un importante problema de salud mundial. En la búsqueda de nuevas alternativas para el tratamiento de la leishmaniasis y la enfermedad de Chagas, se han utilizado estrategias para descubrir nuevas moléculas activas, porque existe una necesidad urgente de desarrollo de nuevos fármacos. En este escenario, las 1,4-naftoquinonas han mostrado una notable actividad en el contexto de enfermedades desatendidas. Objetivo: Sintetizar derivados de 1,4-naftoquinonas y evaluación de estos compuestos frente a epimastigotes de Trypanosoma cruzi, promastigotes de Leishmania (Leishmania amazonensis) y citotoxicidad a células LLCMK2. Resultados: Se sintetizaron nueve derivados de 1,4-naftoquinonas usando 2-bromo-1,4-naftoquinona (1), 1,4-naftoquinona (5) y 2-hidroxi-1,4-naftoquinona (9) como material de partida. El derivado 6a exhibió una excelente actividad tripanocida, CI50 de 0,25 ± 0,02 µM, potencia superior en comparación con el fármaco de referencia Benznidazol. Además, estos compuestos mostraron una baja actividad contra el promastigote de L. amazonensis. Conclusión: Los resultados indican que el compuesto 6a puede tener potencial como agente contra la enfermedad de Chagas.

Introdução: A doença de Chagas e a leishmaniose são doenças negligenciadas causadas pelos parasitas Trypanosoma cruzi e kentoplastídeos Leishmania spp. As doenças parasitárias causam grande impacto social e econômico, afetando milhões de pessoas no mundo e representam um dos maiores problemas de saúde global. Na busca por novas alternativas para o tratamento da Leishmaniose e da doença de Chagas, estratégias têm sido utilizadas para descobrir novas moléculas ativas, porque há urgência no desenvolvimento de novos fármacos. Nesse cenário, as 1,4-nafto-quinonas têm mostrado notável atividade no contexto das doenças negligenciadas. Objetivos: Sintetizar derivados de 1,4-naftoquinonas e avaliar esses compostos contra epimastigotas de Trypanosoma cruzi, promastigotas de Leishmania (Leishmania amazonensis) e citotoxicidade para células LLCMK2. Resultados: Nove derivados de 1,4-naftoquinonas foram sintetizados usando 2-Bromo-1,4-naftoquinona (1), 1,4-Naftoquinona (5) e 2-Hidroxi-1,4-naftoquinona (9) como material de partida. O derivado 6a exibiu excelente atividade tripanocida, IC50 de 0,25 ± 0,02 µM, potência superior em comparação com o medicamento de referência Benzonidazol. Além disso, esses compostos apresentaram baixa atividade contra a forma promasti-gota de L. amazonensis. Conclusão: Os resultados indicam que o composto 6a pode ter potencial para agente contra a doença de Chagas.

Beta Lapachone blocks the cell cycle and induces apoptosis in canine osteosarcoma cells / Beta Lapachona bloqueia o ciclo celular e induz apoptose em células de osteossarcoma canino

Osteosarcoma is a malignant tumor of primitive bone cells with a high incidence in dogs and humans. The need for more effective drugs with less adverse consequences has pushed the development of chemotherapeutic agents from plants and other natural sources. The aim of this study was to verify the cytotoxic effects of beta-lapachone, a compound present in the sawdust of Tabebuia sp. (popularly known as ipê) wood, on canine osteosarcoma cells subcultured and treated in different concentrations (0.1µm, 0.3µm e 1.0µm) and exposure times (24h, 48h e 72h). Results were obtained through Trypan blue dye exclusion, tetrazolium reducing method, cell survival assay, Annexin V-FITC and Propidium Iodine labeling, JC-1 dye labeling and cell cycle kinetics e analysis. The group treated with 0.3µm beta-lapachone presented higher decrease in cell viability (80.27%, 24h, 47.41%, 48h and 35.19%, 72h) and greater progression of cytotoxicity (19.73%, 24h, 52.59%, 48h and 64.81%, 72h). The lower IC50 (0.180µm) was verified in the group treated for 72 hours. Cell growth after treatment decreased as concentration and time of exposure increased, with 0.50% survival fraction at the concentration of 1.0µm. Initial apoptosis was the most frequent type of cell death in all groups, reaching bottom in the 24-hour group treated with 0.1µm (4.26%) and peaking in the 72-hour group treated with 1.0µm (85.89%). Mitochondrial depolarization demonstrated a dose-dependent phenomenon, indicating the intrinsic apoptosis. Cell growth inhibition by blocking cell cycle in the G0/G1 phase related to the exposure the time. β-lapachone is cytotoxic for canine osteosarcoma cells, induces apoptosis and promotes cell cycle arrest in G0/G1 phase.(AU)

O osteossarcoma é o tumor maligno das células ósseas primitivas, com alta incidência em cães e humanos. A necessidade de medicamentos mais efetivos, com menor consequência adversa, tem gerado esforços para o desenvolvimento de agentes quimioterápicos compostos por plantas e outras fontes naturais. O objetivo deste estudo foi verificar os efeitos citotóxicos da beta lapachona, um composto presente na serragem da madeira do ipê, sobre células de osteossarcoma canino subcultivadas e submetidas ao tratamento, de acordo com as diferentes concentrações (0.1µm, 0.3µm e 1.0µm) e tempo de exposição (24h, 48h e 72h). Os resultados foram obtidos por meio dos métodos de exclusão do corante azul de Tripan e de redução do tetrazólio, além dos ensaios de sobrevivência celular, de dupla marcação com Anexina V-FITC e Iodeto de Propídio, de marcação com o corante JC-1 e pela análise da cinética do ciclo celular. O grupo tratado com 0.3µm de beta lapachona apresentou melhor regressão da viabilidade celular (80,27%, 24h; 47,41%, 48h e 35,19%, 72h) e maior progressão da citotoxicidade (19,73%, 24h; 52,59%, 48h e 64,81%, 72h). O menor IC50 (0.180µm) ocorreu no grupo tratado por 72 horas. O crescimento celular após o tratamento foi menor, de acordo com o aumento da concentração e tempo de exposição, apresentando 0,50% de fração de sobrevivência na concentração de 1.0µm. A apoptose inicial foi o tipo de morte celular mais frequente em todos os grupos, menor no grupo de 24 horas tratado com 0.1µm (4,26%) e maior no grupo de 72 horas tratado com 1.0µm (85,89%). A despolarização mitocondrial ocorreu de maneira dose dependente, indicando a ocorrência de apoptose intrínseca. A β lapachona possui efeitos citotóxicos em células de osteossarcoma canino, induz apoptose e promove o bloqueio do ciclo celular na fase G0/G1.(AU)

Dayak onions ( Eleutherine bulbosa (Mill.) Urb. ) bulbs extracts reduces blood pressure of hypoestrogen model rats by controlling lipids profile / El extracto de bulbos de cebollas dayak ( Eleutherine bulbosa (Mill. ) Urb. ) reduce la presión sanguínea en un modelo hipoestrogénico en ratas controlando el perfil lipídico

To determine the effects of 70 % ethanolic extract of Eleutherine bulbosa (Mill.) L. bulbs contained naphtoquinone in blood pressure and lipids profile level of ovariectomized rats. Thin layer chromatography was performed to analyze the content of the Eleutherine bulbosa (Mill.) bulbs extracts using Chloroform : Methanol (7:1) as eluent. This study used white female Sprague-Dawley rats which were divided into 6 groups: SHAM and OVX, both given 0.5 % carboxymethyl cellulose; the positive control group that was given tamoxifen (0.36 mg/200 g B.W.); the three various of doses of extract namely dose 1, 2, and 3 that were given 8, 12, and 18 mg/200 g BW respectively on day 29 until 50. All groups were ovariectomized on day 1, except sham group. Measurement of blood pressure were performed on the day before ovariectomy using non-invasive tool CODA®; and on the second, third, and fourth weeks post-ovariectomy. Three weeks after treatment of hypoestrogen rats by the dose 18 mg/200 g B.W, Eleutherine bulbosa extracts could decrease the systolic blood pressure level to 28.06 %, the diastolic to 30.47 %. Lipid profile of Dose 3 also showed recovery of Triglyceride, LDL and also Total Cholesterol. Eleutherine bulbosa extracts could improve blood pressure of ovariectomized rats by controlling lipids profile level.

Para determinar los efectos del 70 % de extracto etanólico de Eleutherine bulbosa (Mill.) L. en bulbos que contenían naftoquinona, se analizó la presión arterial de ratas ovariectomizadas. Se realizó un estudio de cromatografía de capa fina para analizar el contenido de los extractos de bulbos de Eleutherine bulbosa (Mill.) usando cloroformo:metanol (7:1) como diluyente. En este estudio se utilizaron ratas blancas Sprague-Dawley hembras, que se dividieron en 6 grupos: SHAM y OVX, ambos grupos fueron administrados con carboximetilcelulosa al 0,5 %; grupo control positivo, recibió tamoxifeno (0,36 mg / 200 g de B.W.); y tres grupos restantes, que recibieron tres dosis diferentes de extracto, es decir, dosis 1, 2 y 3 a las que se les administró 8, 12 y 18 mg / 200 g de por peso, respectivamente el día 29 hasta el día 50. Todos los grupos fueron sometidos a ovariectomía en el día 1, excepto el grupo simulado. La medición de la presión arterial se realizó el día anterior a la ovariectomía con la herramienta no invasiva CODA®, y, posteriormente, en la segunda, tercera y cuarta semanas de realizada la ovariectomía. Tres semanas después del tratamiento aplicado a las ratas hipoestrógenas, con la dosis de 18 mg / 200 g por peso, los extractos de Eleutherine bulbosa podrían disminuir el nivel de presión arterial sistólica al 28,06 %, y la diastólica al 30,47 %. La dosis 3 del perfil lipídico mostró mejoría en los niveles de Triglicéridos, LDL y Colesterol Total. Los extractos de Eleutherine bulbosa podrían mejorar la presión sanguínea de ratas ovariectomizadas controlando el nivel del perfil lipídico.

A novel 96-microwell-based high-throughput spectrophotometric assay for pharmaceutical quality control of crizotinib, a novel potent drug for the treatment of non-small cell lung cancer / Um ensaio espectrofotométrico de alto rendimento à base de novo de 96 micropoços para o controlo de qualidade farmacêutica crizotinibe, um novo potente fármaco para o tratamento de cancro do pulmão de células não-pequenas

This study describes the development and validation of a novel 96-microwell-based high throughput spectrophotometric assay for pharmaceutical quality control of crizotinib (CZT), a novel drug for the treatment of non-small cell lung cancer. We examined the reaction between CZT and 1,2-naphthoquinone-4-sulphonate, a chromogenic reagent. A red-colored product showing a maximum absorption peak (λ_max) at 490 nm was produced in an alkaline medium (pH 9). We examined stoichiometry of the reaction and postulated the reaction mechanism. To our knowledge, this is the first study to describe a color-developing reaction for the proposed assay. The reaction was performed in a 96-microwell plate, and the absorbance of the colored product was measured using an absorbance reader at 490 nm. Under optimized reaction conditions, Beer's law, which shows a correlation between absorbance and CZT concentration, was obeyed in the range of 4-50 µg/well with an appropriate correlation coefficient (0.999). The limits of detection and quantification were 1.73 and 5.23 µg/well, respectively. The assay showed high precision and accuracy. The proposed assay was applied successfully for the determination of CZT in capsules. Thus, the assay proposed in this study is practical and valuable for routine application in pharmaceutical quality control laboratories...

Este estudo descreve o desenvolvimento e a validação de um novo ensaio espectrofotométrico em larga escala em 96 micropoços para o controle farmacêutico de crizotinibe (CZT), novo fármaco para o tratamento de câncer de pulmão de células não pequenas. Examinamos a reação entre o CZT e o 4-sulfonato de 1,2-naftoquinona, um reagente cromogênico. Obteve-se, em meio alcalino (pH 9), produto vermelho, com absorção máxima (λ_max) em 490 nm. Examinamos a estequiometria da reação e propusemos mecanismo de reação. Este, segundo nosso conhecimento, é o primeiro estudo para descrever reação de desenvolvimento de cor para o ensaio proposto. A reação foi realizada em placas de 96 micropoços e mediu-se a absorbância do produto colorido utilizando-se leitor de absorbância a 490 nm. Sob condições otimizadas de reação, a lei de Beer, que mostra a correlação entre a absorbância e a concentração de CZT, foi obedecida na faixa de 4-50 µg/poço, com coeficiente de correlação apropriado (0,999). Os limites de detecção e de quantificação foram, respectivamente, 1,73 e 5,23 µg/poço. O ensaio mostrou alta precisão e exatidão. O ensaio proposto foi aplicado com sucesso para a determinação de CZT em cápsulas e é prático e válido para a aplicação de rotina em laboratórios de controle farmacêutico...

Molluscicidal activity of 2-hydroxy-[1, 4]naphthoquinone and derivatives

The toxic profile of lawsone (2-hydroxy-[1,4]naphthoquinone) and a series of [1,4]naphthoquinone derivatives was evaluated against the brine shrimp Artemia salina and against the mollusk Biomphalaria glabrata, the main transmitting vector of schistosomiasis in Brazil. Of the seventeen compounds tested nine fell below the threshold of 100 µg/mL set for potential molluscicidal activity by the World Health Organization. As a general rule derivatives with non-polar substituents presented the highest molluscicidal activities. These substances showed significant toxicity in A. salina lethality bioassay.

A toxicidade da lausona (2-hidroxi-1,4)-naftoquinona e de diversos derivados foi avaliada frente à Artemia salina e ao molusco Biomphalaria glabrata, o principal vetor de transmissão da esquistossomose no Brasil. Entre os dezessete compostos testados, nove apresentaram um perfil de toxicidade menor que 100 µg/mL, sendo potenciais agentes moluscicidas de acordo com as designações da Organização Mundial da Saúde. No presente estudo, os compostos contendo substituintes apolares exibiram as maiores atividades. Estes compostos também se mostraram significantemente tóxicos frente à A. salina.